Novo metal excepcionalmente forte e leve criado

Química
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Uma equipe liderada por pesquisadores da UCLA Henry Samueli Escola de Engenharia e Ciência Aplicada criou um metal estrutural ainda luz super-forte com altíssima resistência específica

e módulo, ou a relação rigidez-peso. O novo metal é composto de magnésio infundido com uma dispersão densa e até mesmo de cerâmica nanopartículas de carboneto de silício. Pode ser usado para fazer aviões mais leves, veículos espaciais, e carros, ajudando a melhorar a eficiência de combustível, bem como em produtos eletrônicos móveis e dispositivos biomédicos.

Para criar o metal super-forte e leve, a equipe encontrou uma nova forma de dispersar e estabilizar nanopartículas em metais fundidos. Eles também desenvolveram um método de fabricação escalonável que pode abrir caminho para mais de alta performance metais leves. A pesquisa foi publicada hoje na revista Nature.

"Tem sido proposto que as nanopartículas poderia realmente aumentar a força dos metais, sem danificar sua plasticidade, especialmente metais leves como o magnésio, mas há grupos têm sido capazes de dispersar nanopartículas de cerâmica em metais fundidos até agora", disse Xiaochun Li, o investigador principal no pesquisa e Raytheon Presidente em Engenharia de Produção na Universidade da Califórnia. "Com uma infusão de física e materiais de processamento, o nosso método abre uma nova maneira de melhorar o desempenho de muitos tipos diferentes de metais, infundindo uniformemente nanopartículas densas para melhorar o desempenho dos metais para enfrentar os desafios da energia e da sustentabilidade na sociedade de hoje."

Metais estruturais são metais de suporte de carga; eles são usados ​​em edifícios e veículos. Magnésio, com apenas dois terços da densidade de alumínio, é o mais leve de metal estrutural. Carboneto de silício é uma cerâmica ultra-duro comumente usado em lâminas de corte industriais. Técnica de infusão de um grande número de carboneto de silício dos pesquisadores partículas inferior a 100 nanómetros em magnésio adicionado força significativa, a rigidez, a plasticidade e durabilidade sob altas temperaturas.

Nova magnésio carboneto de silício-infundido dos pesquisadores demonstraram níveis recordes de força específico-quanto peso um material pode suportar antes de quebrar-e proporção específica de módulo do material de rigidez-peso. É também mostraram uma estabilidade superior a altas temperaturas.

Partículas de cerâmica têm sido considerado por muito tempo como uma forma potencial para fazer metais mais forte. No entanto, com partículas de cerâmica em microescala, o processo de perfusão resulta numa perda de plasticidade.

Partículas em nanoescala, por outro lado, pode aumentar a força, mantendo ou até mesmo melhorando a plasticidade "metais. Mas partículas de cerâmica em nanoescala tendem a se aglutinarem em vez de dispersar uniformemente, devido à tendência de pequenas partículas para atrair uma outra.

Para contrariar este problema, os pesquisadores dispersa as partículas em uma liga de zinco de magnésio fundido. A dispersão de nanopartículas recentemente descoberta se baseia na energia cinética do movimento das partículas. Isto estabiliza a dispersão das partículas e impede aglomeração.

Para aumentar ainda mais a força do novo metal, os pesquisadores usaram uma técnica chamada de torção de alta pressão para comprimi-lo.

"Os resultados que obtivemos até agora são apenas arranhando a superfície do tesouro escondido para uma nova classe de metais com propriedades revolucionárias e funcionalidades", disse Li.

O novo metal (mais precisamente chamado de nanocompósito metal) é de cerca de 14 por cento de silício nanopartículas de metal duro e 86 por cento de magnésio. Os pesquisadores observaram que o magnésio é um recurso abundante e que a intensificação do seu uso não causaria danos ambientais.